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四、磷酸戊糖途径
葡萄糖通过此途径可代谢生成磷酸核糖、NADPH和CO２，主要意义不是生成ATP (一)反应过程
反应在胞浆进行，分两个阶段，第一阶段是氧化反应。生成磷酸戊糖、NADPH和CO２，第二阶段是非氧化反应。
1第一阶段：磷酸核糖生成 2第二阶段：基团转移反应
因为机体需要的NADPH+H+远远大于磷酸核糖，故剩余的核糖要继续进行此步反应，通过一系列基团转移反应，将核糖转变为6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入糖分解途径。 (二)调节
6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的限速酶，其活性决定6-磷酸葡萄糖进入此途径的流量。其活性的调节主要靠NADPH/NADP+的影响，当比例升高时，磷酸戊糖途径被抑制，比例降低时被激活，如饥饿后重饲，脂肪酸合成需大量NADPH，则此酶含量明显升高，所以磷酸戊糖途径的流量取决于机体对NADPH的要求。
(三)生理意义
1NADPH是供氢体
机体多种生物合成反应，如合成脂肪、胆固醇、鞘磷脂等都需要大量NADPH。 2NADPH参与体内羟化反应
体内羟化反应主要与生物转化有关，激素、药物、毒物在肝的生物转化需要此反应，将这些物质灭活或增加水溶性使其易排出。有些羟化反应与生物合成有关，如从胆固醇合成胆汁酸等。
3NADPH是谷胱甘肽还原酶的辅酶，与谷胱甘肽还原酶一起维持谷胱甘肽的还原状态。还原型谷胱甘肽在体内有重要作用，前已述及。 4为核酸生物合成提供核糖
5 6-磷酸核糖是体内合成嘌呤和嘧啶核苷酸的原料。肌组织内缺乏6-磷酸葡萄糖脱氢酶，不能通过氧化反应生成核糖，靠3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖之间的基团转移反应生成。 五、糖原的合成和分解 (一)糖原的合成
机体摄入的糖只有一小部分转变为糖原贮存，大部分变成脂肪后储存，肌糖原可供肌肉收缩的急需，肝糖原则是血糖的重要来源。其基本过程(见原书）。 （二）糖原的分解
其生理意义就在于当机体需要葡萄糖时它可以迅速被动用以供急需，其中肝糖原可迅速的补充血糖。 磷酸化酶只对a-1,4糖苷键起作用，生成1-磷酸葡萄糖，分支处酶a-1,6糖苷键通过a-1,6-葡萄糖苷酶直接水解成葡萄糖。
注意：由于肌肉内没有葡萄糖-6-磷酸酶，所以肌糖原不能分解成葡萄糖，只有肝和肾可以补充血糖。 (三)糖原合成与分解的调节
糖原合酶、磷酸化酶催化的是不可逆反应，故二者分别是糖原合成和分解的限速酶。它们主要受共价修饰的调节。磷酸化酶经共价修饰磷酸化后有活性，去磷酸化后失活。而糖原合成酶与它正好相反，去磷酸型有活性而磷酸化型则无活性。催化磷酸化的是蛋白激酶，催化去磷酸化的是磷蛋白磷酸酶。磷酸化酶还受葡萄糖的变构抑制。
胰岛素通过共价修饰使磷酸化酶活性降低，抑制糖原分解，促进糖原合成，胰高血糖素正好相反。 肌糖原合成分解主要受肾上腺素调节。 六、糖异生
从非糖物质前体生成葡萄糖的反应称为糖异生。糖异生的主要原料为乳酸、氨基酸和甘油。糖异生主要在肝脏进行，肾皮质也有异生糖的能力，在长期饥饿时，肾糖异生能力大大加强。 (一)过程
糖异生途径基本是糖酵解的逆反应过程，但由于己糖激酶，磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶所催化的反应不可逆，故此三种酶催化的三步反应的逆过程需要另外的酶催化，其余反应则是二条途径共同的。 1从丙酮酸到磷酸烯醇式丙酮酸：乳酸和生糖氨基酸采取不同的途径。 2从1，6-双磷酸果糖到6-磷酸果糖 3从6-磷酸葡萄糖到葡萄糖 有以下几点需要注意：
1．丙酮酸羧化酶辅酶为生物素，因为此羧化酶仅存在于线粒体中，故丙酮酸必须进入线粒反应。 2．羧化后的草酰乙酸不能直接透过线粒体，所以必须转化为天冬氨酸或苹果酸出线粒体。实验表明乳酸经天冬氨酸途径，生糖氨基酸经苹果酸出线粒体进一步反应。
3．在生糖氨基酸途径中草酰乙酸转化为苹果酸所要的NADH+H+来自线粒体内脂肪酸β氧化或三羧酸循环，每一途径实际都消耗了2分子ATP。 (二)调节：
糖异生和糖酵解途径的协调主要靠其中的2个底物循环进行调节，对糖酵解途径主要调节酶的抑制无疑也起了促进糖异生的效力。如促进丙酮酸激酶活性的1，6一二磷酸果糖，可抑制糖异生，胰高血糖素抑
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制2，6-双磷酸果糖的生成，从而减少1，6-双磷酸果糖，抑制糖酵解，促进糖异生，肝内丙氨酸是主要的糖异生原料，但其可抑制丙酮酸激酶，从而抑制糖异生主要通过对以下几种酶的调节来调控糖异生。 变构激活剂 变构抑制剂
1果糖双磷酸酶-1 2，6-双磷酸果糖、AMP 2丙酮酸羧化酶 乙酰CoA
3磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶：胰高血糖素通过增加此酶的合成，促进糖异生。 (三)生理意义
1糖异生最主要的生理意义是在空腹或饥饿状态下保持血糖浓度的相对稳定，因为饥饿状态下，肝糖原会很快耗尽，此时主要靠糖异生来升高血糖，这对保持脑组织正常功能有重要意义，因为脑不能利用脂肪酸，它主要依赖葡萄糖，至饥饿后期也依赖酮体供能。而红细胞完全靠糖来供能。
2补充肝糖原，尤其在饥饿后进食时，葡萄糖激酶活性决定肝细胞摄取利用葡萄糖的能力，因葡萄糖激酶Km值太高，肝摄取葡萄糖能力低，故饥饿后进食，肝细胞可直接利用丙酮酸等三碳化合物合成糖原，这称为三碳途径。
3调节酸碱平衡，长期饥饿，肾糖异生增强，有利于维持酸碱平衡。 (四)乳酸循环
肌肉收缩是葡萄糖通过酵解生成乳酸(尤其是氧供不足时)，肌肉内糖异生活性低，所以乳酸通过血液入肝，在肝内异生成葡萄糖，葡萄糖释放入血后又被肌肉摄取，这就构成了乳酸循环，其生理意义在于避免损失乳酸及防止因乳酸堆 积引起的酸中毒，此循环是耗能过程，2分子乳酸异生成1分子葡萄糖要消耗6分子ATP。
七、血糖及其调节 (一)血糖的来源和去路
机体在严密的调控机制下维持血糖恒定，这也是血糖来源和去路发生平衡的结果，血糖来源为各种渠道生成的葡萄糖释放入血液中，血糖的去路是被 周围组织及肝的摄取利用。 (二)血糖水平的调节
机体血糖水平维持稳定主要靠激素的调节，重要的激素有胰岛素、胰高血糖素、糖皮质激素和肾上腺素，若糖代谢及调节障碍，可发生糖尿病或低血糖。尤其糖尿病是危害人类健康的重要疾病，患者葡萄糖得不到有效利用，可导致机体发生一系列代谢紊乱，造成各种严重的病理状态。 1胰岛素
胰岛素是体内唯一降低血糖的激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。血糖升高时，立即引起胰岛素分泌。其降血糖是多方面作用的结果： ①促进葡萄糖转运入细胞，降低血液中糖含量。
②通过共价修饰使糖原合成酶活性增加，磷酸化酶活性降低，加速糖原合成，抑制糖原分解。 ③激活丙酮酸脱氢酶，加快糖的有氧氧化
④通过抑制PEP羧激酶的合成以及减少糖异生的原料，抑制糖异生。 ⑤抑制脂肪组织内的脂肪酶，减少脂肪动员，使组织利用葡萄糖增加。
2胰高血糖素是体内主要升高血糖的激素。其升血糖的机制几乎与胰岛素相反： ①抑制糖原合成酶，激活磷酸化酶使糖原分解增加，糖原合成降低。 ②减少2，6-双磷酸果糖的合成，抑制糖酵解，加速糖异生。 ③促进PEP羧激酶的合成，抑制丙酮酸激酶，增强糖异生。 ④通过激活脂肪酶，加速脂肪动员，从而间接升血糖。 3肾上腺素：
肾上腺素是迅速而强有力升高血糖的激素，主要在应激时起作用，对经常性，尤其是进食引起的血糖波动无生理意义。主要是通过加快糖原分解，促进糖异生升高血糖。 4肾上腺皮质醇：
是肾上腺皮质分泌的类固醇激素，主要是糖皮质激素，它能促进肌肉蛋白质分解，增强糖异生，同时抑制肝外组织摄取葡萄糖，从而升高血糖。 一、概论
脂类主要包括以下几种：
1脂肪：由甘油和脂肪酸合成，体内脂肪酸来源有二：一是机体自身合成，二是食物供给特别是某些不饱和脂肪酸，机体不能合成，称必需脂肪酸，如亚油酸、α-亚麻酸。 2磷脂：由甘油与脂肪酸、磷酸及含氮化合物生成。
3鞘脂：由鞘氨酸与脂肪酸结合的脂，含磷酸者称鞘磷脂，含糖者称为鞘糖脂。 4胆固醇脂：胆固醇与脂肪酸结合生成。 二、脂类消化与吸收：
消化主要在小肠上段经各种酶及胆汁酸盐的作用，水解为甘油、脂肪酸等。 脂类的吸收含两种情况：
中链、短链脂肪酸构成的甘油三酯乳化后即可吸收——>肠粘膜细胞内水解为脂肪酸及甘油——>门静脉入血。长链脂肪酸构成的甘油三酯在肠道分解为长链脂肪酸和甘油一酯，再吸收——>肠粘膜细胞内再合成甘油三酯，与载脂蛋白、胆固醇等结合成乳糜微粒——>淋巴入血。
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三、甘油三酯代谢 (一)合成代谢
甘油三酯是机体储存能量及氧化供能的重要形式。 1合成部位及原料
肝、脂肪组织、小肠是合成的重要场所，以肝的合成能力最强，注意：肝细胞能合成脂肪，但不能储存脂肪。合成后要与载脂蛋白、胆固醇等结合成极低密度脂蛋白，入血运到肝外组织储存或加以利用。若肝合成的甘油三酯不能及时转运，会形成脂肪肝。脂肪细胞是机体合成及储存脂肪的仓库。
合成甘油三酯所需的甘油及脂肪酸主要由葡萄糖代谢提供。其中甘油由糖酵解生成的磷酸二羟丙酮转化而成，脂肪酸由糖氧化分解生成的乙酰CoA合成。 2合成基本过程
①甘油一酯途径：这是小肠粘膜细胞合成脂肪的途径，由甘油一酯和脂肪酸合成甘油三酯。 ②甘油二酯途径：肝细胞和脂肪细胞的合成途径。
脂肪细胞缺乏甘油激酶因而不能利用游离甘油，只能利用葡萄糖代谢提供的3-磷酸甘油。 (二)分解代谢
即为脂肪动员，在脂肪细胞内激素敏感性甘油三酯脂的酶作用下，将脂肪分解为脂肪酸及甘油并释放入血供其他组织氧化。
甘油甘油激酶——>3-磷酸甘油——>磷酸二羟丙酮——>糖酵解或有氧氧化供能，也可转变成糖脂肪酸与清蛋白结合转运入各组织经β-氧化供能。 (三)脂肪酸的分解代谢—β-氧化
在氧供充足条件下，脂肪酸可分解为乙酰CoA，彻底氧化成CO２和H2O并释放出大量能量，大多数组织均能氧化脂肪酸，但脑组织例外，因为脂肪酸不能通过血脑屏障。其氧化具体步骤如下： 1． 脂肪酸活化，生成脂酰CoA。
2．脂酰CoA进入线粒体，因为脂肪酸的β-氧化在线粒体中进行。这一步需要肉碱的转运。肉碱脂酰转移酶I是脂酸β氧化的限速酶，脂酰CoA进入线粒体是脂酸β-氧化的主要限速步骤，如饥饿时，糖供不足，此酶活性增强，脂肪酸氧化增强，机体靠脂肪酸来供能。 3．脂肪酸的β-氧化，基本过程(见原书）
丁酰CoA经最后一次β氧化：生成2分子乙酰CoA
故每次β氧化1分子脂酰CoA生成1分子FADH２，1分子NADH+H+，1分子乙酰CoA，通过呼吸链氧化前者生成2分子ATP，后者生成3分子ATP。 4脂肪酸氧化的能量生成 脂肪酸与葡萄糖不同，其能量生成多少与其所含碳原子数有关，因每种脂肪酸分子大小不同其生成ATP的量中不同，以软脂酸为例；1分子软脂酸含16个碳原子，靠7次β氧化生成7分子NADH+H+，7分子FADH２，8分子乙酰CoA，而所有脂肪酸活化均需耗去2分子ATP。故1分子软脂酸彻底氧化共生成： 7×2+7×3+8×12-2＝129分子ATP
以重量计，脂肪酸产生的能量比葡萄糖多。 (四)脂肪酸的其他氧化方式
1不饱和脂肪酸的氧化，也在线粒体进行，其与饱和脂肪酸不同的是键的顺反不同，通过异构体之间的相互转化，即可进行β-氧化。
2过氧化酶体脂酸氧化：主要是使不能进入线粒体的二十碳、二十二碳脂肪酸先氧化成较短的脂肪酸，以便能进入线粒体内分解氧化，对较短键脂肪酸无效。
3丙酸的氧化：人体含有极少量奇数碳原子脂肪酸氧化后还生成1分子丙酰CoA，丙酰CoA经羧化及异构酶作用转变为琥珀酰CoA，然后参加三羧酸循环而被氧化。 (五)酮体的生成及利用
酮体包括乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮。酮体是脂肪酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物，脂肪酸在线粒体中β氧化生成的大量乙酰CoA除氧化磷酸化提供能量外，也可合成酮体。但是肝却不能利用酮体，因为其缺乏利用酮体的酶系。 1生成过程：
2利用：肝生成的酮体经血运输到肝外组织进一步分解氧化。
总之肝是生成酮体的器官，但不能利用酮体，肝外组织不能生成酮体，却可以利用酮体。 3生理意义
长期饥饿，糖供应不足时，脂肪酸被大量动用，生成乙酰CoA氧化供能，但象脑组织不能利用脂肪酸，因其不能通过血脑屏障，而酮体溶于水，分子小，可通过血脑屏障，故此时肝中合成酮体增加，转运至脑
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为其供能。但在正常情况下，血中酮体含量很少。
严重糖尿病患者，葡萄糖得不到有效利用，脂肪酸转化生成大量酮体，超过肝外组织利用的能力，引起血中酮体升高，可致酮症酸中毒。 4酮体生成的调节
①1″饱食或糖供应充足时：胰岛素分泌增加，脂肪动员减少，酮体生成减少；2″糖代谢旺盛3-磷酸甘油及ATP充足，脂肪酸脂化增多，氧化减少，酮体生成减少；3″糖代谢过程中的乙酰CoA和柠檬酸能别构激活乙酰CoA羧化酶，促进丙二酰CoA合成，而后者能抑制肉碱脂酰转移酶 Ⅰ，阻止β-氧化的进行，酮体生成减少。
②饥饿或糖供应不足或糖尿病患者，与上述正好相反，酮体生成增加。 (六)脂肪酸的合成代谢
1脂肪酸主要从乙酰CoA合成，凡是代谢中产生乙酰CoA的物质，都是合成脂肪酸的原料，机体多种组织均可合成脂肪酸，肝是主要场所，脂肪酸合成酶系存在于线粒体外胞液中。但乙酰CoA不易透过线粒体膜，所以需要穿梭系统将乙酰CoA转运至胞液中，主要通过柠檬酸-丙酮酸循环来完成。
脂酸的合成还需ATP、NADPH等，所需氢全部NADPH提供，NADPH主要来自磷酸戊糖通路。 2软脂酸的合成过程（见原书）
乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶，存在于胞液中，辅基为生物素。柠檬酸、异柠檬酸是其变构激活剂，故在饱食后，糖代谢旺盛，代谢过程中的柠檬酸可别构激活此酶促进脂肪酸的合成，而软脂酰CoA是其变构抑制剂，降低脂肪酸合成。此酶也有共价修饰调节，胰高血糖素通过共价修饰抑制其活性。 ②从乙酰CoA和丙二酰CoA合成长链脂肪酸，实际上是一个重复加长过程，每次延长2个碳原子，由脂肪酸合成多酶体系催化。哺乳动物中，具有活性的酶是一二聚体，此二聚体解聚则活性丧失。每一亚基皆有ACP及辅基构成，合成过程中，脂酰基即连在辅基上。丁酰是脂酸合成酶催化第一轮产物，通过第一轮乙酰CoA和丙二酰CoA之间缩合、还原、脱水、还原等步骤，C原子增加2个，此后再以丙二酰CoA为碳源继续前述反应，每次增加2个C原子，经过7次循环之后，即可生成16个碳原子的软脂酸。 3酸碳链的加长。
碳链延长在肝细胞的内质网或线粒体中进行，在软脂酸的基础上，生成更长碳链的脂肪酸。 4脂肪酸合成的调节（过程见原书） 胰岛素诱导乙酰CoA羧化酶、脂肪酸合成酶的合成，促进脂肪酸合成，还能促使脂肪酸进入脂肪组织，加速合成脂肪。而胰高血糖素、肾上腺素、生长素抑制脂肪酸合成。 (七)多不饱和脂肪酸的重要衍生物。
前列腺素、血栓素、白三烯均由多不饱和脂肪酸衍生而来，在调节细胞代谢上具有重要作用，与炎症、免疫、过敏及心血管疾病等重要病理过程有关。在激素或其他因素刺激下，膜脂由磷脂酶A２催化水解，释放花生四烯酸，花生四烯酸在脂过氧化酶作用下生成丙三烯，在环过氧化酶作用下生成前列腺素、血栓素。
四、磷脂的代谢
含磷酸的脂类称磷脂可分为两类：由甘油构成的磷脂称甘油磷脂，由鞘氨醇构成的称鞘磷脂。 (一)甘油磷脂的代谢
甘油磷脂由1分子甘油与2分子脂肪酸和1分子磷酸组成，2位上常连的脂酸是花生四烯酸，由于与磷酸相连的取代基团不同，又可分为磷脂酰胆碱(卵磷脂)、磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)、二磷脂酰甘油(心磷脂)等。
1甘油磷脂的合成 ①合成部位及原料
全身各组织均能合成，以肝、肾等组织最活跃，在细胞的内质网上合成。合成所用的甘油、脂肪酸主要用糖代谢转化而来。其二位的多不饱和脂肪酸常需靠食物供给，合成还需ATP、CTP。 ②合成过程
磷脂酸是各种甘油磷脂合成的前体，主要有两种合成途径：
1″甘油二酯合成途径：脑磷脂、卵磷脂由此途径合成，以甘油二酯为中间产物，由CDP胆碱等提供磷酸及取代基。
2″CDP-甘油二酯途径：肌醇磷脂，心磷脂由此合成，以CDP-甘油二酯为中间产物再加上肌醇等取代基即可合成。
2甘油磷脂的降解
主要是体内磷脂酶催化的水解过程。其中磷脂酶A２能使甘油磷脂分子中第2位酯键水解，产物为溶血磷脂及不饱和脂肪酸，此脂肪酸多为花生四烯酸，Ca2+为此酶的激活剂。此溶血磷脂是一类较强的表面活性物质，能使细胞膜破坏引起溶血或细胞坏死。再经溶血磷脂酶继续水解后，即失去溶解细胞膜的作用。
(二)鞘磷脂的代谢
主要结构为鞘氨醇，1分子鞘氨醇通常只连1分子脂肪酸，二者以酰胺链相连，而非酯键。再加上1分子含磷酸的基团或糖基，前者与鞘氨醇以酯键相连成鞘磷脂，后者以β糖苷键相连成鞘糖脂，含量最多的神经鞘磷脂即是以磷酸胆碱，脂肪酸与鞘氨醇结合而成。 1合成代谢
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